طراحي جامع و ساخت موتور سنكرون آهن رباي دائم با هدف دستيابي به كمترين گشتاور دندانه

Design of Axial Flux Permanent Magnet Machine Using Improved Particle Swarm Optimization Algorith

موتورهاي سنكرون آهن رباي دائم، با توجه به بازدهي بالا، چگالي توان زياد، رفتار ديناميكي مناسب و كنترل پذيري خوب، گزينه بسيار مناسبي براي كاربردهاي صنعتي و از جمله كاربردهاي كنترلي هستند. يكي از مشكلات اين موتورها وجود گشتاور دندانه است كه از برهمكنش بين آهن رباهاي روتور و دندانه هاي استاتور به وجود مي آيد. اين گشتاور باعث ايجاد لرزش و صدا در حركت موتور مي گردد. در كاربردهاي كنترلي نيز وجود گشتاور دندانه باعث بروز نوساناتي در حركت موتور شده و رديابي دقيق هدف را با مشكل مواجه مي كند. بنابراين لازم است موتور به گونه اي طراحي شود كه كمترين مقدار گشتاور دندانه را داشته باشد. در اين مقاله براي دستيابي به كمترين گشتاور دندانه، ابتدا ساختار كلي موتور از نظر تركيب شيار/قطب مناسب تعيين مي شود و سپس به بهينه سازي شكل آهن ربا كه مهمترين عامل در ميزان گشتاور دندانه است پرداخته مي شود. در اين بهينه سازي با استفاده از تحليل اجزا محدود دو بعدي به طور همزمان دو پارامتر ابعادي آهن ربا بهينه مي گردند. موتور طراحي شده، ساخته شده و تست هاي مربوطه بر روي آن انجام شده است. نتايج حاصل از شبيه سازي و عملي به يكديگر نزديك بوده و نشان مي دهد با طراحي انجام شده موتور گشتاور دندانه بسيار ناچيزي دارد.

In this paper، the optimal design of a non-slotted AF (Axial Flux) motor is presented using sizing equations، IPSO (Improve Particle Swarm Optimization) algorithm and Finite Element software. IPSO optimization method reduces the evaluation time of the motor design، because of parallel evaluation. This reduction of time is relevant to number of the CPUs. The optimization objective is to achieve an almost sinusoidal Back EMF (Electromotive force)، minimizing magnet weight and maximizing efficiency. In order to precise calculation of the magnet thickness، a new equation is presented. In the first step the design optimization parameters such as number of pole، the air gap، and electrical loading is specified by IPSO to satisfy design objectives. The motor designed by sizing equations and IPSO، is evaluated with the help of Finite Element method to verify the accuracy of the obtained results.